JPS5841720B2 - ４チヤンネルパンポツトのステイツク位置検出方式 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は４チヤンネルパンポツトのスティック位置検出
方式に係り、４チヤンネルパンポツトのスティックを静
止状態としているにも拘らずノイズ等によりスティック
位置の象限判定が不安定になることを防止しうるスティ
ック位置検出方式を提供することを目的とする。

従来より、４チヤンネルステレオ再生装置には、４チヤ
ンネルパンポツトのスティックの動きに応じた位置に音
像を定位させることが知られている。

しかるに、従来の音像を定位させる方法は、４つのスピ
ーカに供給される音声信号のレベルだけを相対的に可変
して音像を定位させる所謂レベル差定位法と呼称される
ものであった。

従って、４チヤンネルパンポツトの出力信号は４チヤン
ネルの音声信号のレベルを相対的に可変して前方左右あ
るいは後方左右に振り分けるための１変量パラメータの
信号だけを出力するにすぎなかった。

しかし、上記のレベル差定位法では、音像の位置は各ス
ピーカ間の範囲内に限られ、各スピーカの外側に音像を
定位させることはできなかった。

これに対し、近年、各スピーカの外側にも、明瞭、かつ
、自然な音像を得るための一手法として、例えば昭和５
．０年１２月号のＮＨＫ技術月報の第４５５頁乃至第４
６１頁に、所謂△Ｐ−Δφ法と呼称される方法が提案さ
れた。

この△Ｐ−Δφ法によれば、例えば２チヤンネルステレ
オの場合、第８図に示す自然音像定位装置により自然な
音像を聴取者の真横にも作ることができる。

第８図において、入力端子４１に入来した音声信号は低
域フィルタ４２、帯域フィルタ４３゜４４及び４５に夫
々供給されて４つの帯域に分割された後、移相器４６，
４７，４８及び４９に夫夫供給される。

移相器４６は低域フィルタ４３よりの帯域分割信号が２
分岐されて供給され両人力信号に対して所望の位相差θ
１を相対的に与えるように例えば一方の入力信号を０１
だけ移相する。

移相器４６の２出力信号のうち移相された一方の出力信
号は可変抵抗器５１ａにより所望のレベル調整をされて
混合器５３に供給され、移相されない他方の出力信号は
可変抵抗器５０ａにより所望のレベル調整をされて混合
器５２に供給される。

ここで、可変抵抗器５１ａは可変抵抗器５０ａに対して
信号のレベルをＸｌだげ相対的に変える。

同様にして、移相器４７，４８及び４９によりθ２．θ
３及びθ４の位相差を与えられた各２出力信号は、可変
抵抗器５０ｂと５１ｂ、５０ｅと５１ｃ、及び５０ｄと
５１ｄを介して混合器５２゜５３に供給される。

混合器５２の出力信号は聴取者５４の右側のスピーカＲ
に供給され、混合器５３の出力信号は左側のスピーカＬ
に供給される。

ここで、スピーカＬに加えられる信号をＸｅＪθ、スピ
ーカＲに加えられる信号を１．０とすると、Ｘは（スピ
ーカＬの入力信号のレベル）／（スピーカＲの入力信号
のレベル）で表わされるレベル比であり、θは両スピー
カ入力信号の相対的な位相差である。

いま、聴取者５４の左右の外耳道人口におげろ音圧ＰＬ
。

ＰＲは で表わされる。

ただし、上式中、τは頭部回折による遅延時間、γは頭
部回折による減衰係数、Ｐｏは基準音圧を示す。

また、両耳間レベル差△Ｐは２０ ｌｏｇ ｌ ＰＲ／
ＰＬ ｌで、両耳間位相差△φはＡｒｇ （ＰＲ） −
Ａｒｇ （ＰＬ ）で表わされる。

かかる△Ｐ−Δφ法によると、２個のスピーカの外側に
、実音源と質の点でも等しい自然な音像を作ることがで
きる。

４チヤンネルステレオの場合は、第８図に示す装置をも
う一系統段ければよい。

ここで、移相器４６，４７，４８及び４９は所望の音像
定位位置に応じて移相が可変される必要があり、そのた
めに角度識別信号により移相量が可変される構成とされ
る。

一方、可変抵抗器５０ａ〜５０ｄ、５１ａ〜５１ｄは所
望の音像定位位置に応じて抵抗値が可変される必要があ
り、そのために距離識別信号により抵抗値が可変される
構成とされる。

本発明は、４チヤンネルパンポツトのスティック位置に
応じて、特に上記の角度識別信号及び距離識別信号を発
生し得るスティック位置検出方式％式％ 以下図面と共に本発明の一実施例について説明する。

第１図は本発明方式を適用しうる４チヤンネルパンポツ
トの一例の概略側面図を示す。

１はステインクで、その一端１ａが回動自在に支持され
、この一端１ａを支点としてスティック１を自在に回動
することにより、その他端１ｂは半球面状の軌跡を描く
。

このスティック１の動きの変化量に応じて回転可変抵抗
器■Ｒ１，■Ｒ２の抵抗値が変化するよう構成されてい
る。

ところで、本発明方式では、スティック１の水平面に対
する写像を、この水平面を２次元直交座標とする座標内
の位置として表わすべ（、スティック１の動きに対応し
て可変抵抗器の抵抗値を変化させるために、回転可変抵
抗器■Ｒ１，■Ｒ２は第２図に示す如き構成とされる。

同図中、ＶＨ１は水平面のＸ座標におけるスティック１
の位置を示す回転可変抵抗器、ＶＨ２は水平面のＹ座標
におけるスティック１の位置を示す回転可変抵抗器であ
る。

回転可変抵抗器■Ｒ１，■Ｒ２の一端は共通接続されて
正の直流電源電圧子Ｂ入力端子に接続される一方、他端
は負の直流電源電圧−Ｂ入力端子に夫々接続されている
。

上記のＸ、Ｙの２次元直交座標の原点（０，０）はステ
ィック１が水平面に対し垂直状態のときのステ、イック
１の写像位置と規定され、このとき回転可変抵抗器■Ｒ
１，ＶＲ２の摺動子は夫々の中点位置にくるように設定
されている。

従って、スティック１が水平面に対して垂直状態にある
ときには、回転可変抵抗器ＶＲ１゜ＶＨ２の各摺動子よ
り出力端子２，３に導かれる直流電圧は共に０■となる
。

スティック１の垂直状態以外の動きは、上記Ｘ、Ｙ０２
次元直交座標内の写像位置の変化として表わされるべく
、回転可変抵抗器■Ｒ１，■Ｒ２の抵抗値が変化され、
それに応じたレベル、極性の信号が取り出される。

この信号よりスティック１の動きは、上記Ｘ、Ｙ２次元
直交座標におけるスティック１の写像の原点からの距離
ｒ（−１と、成る方向を基準にした角度θ（＝ ｔａｎ
１− ）として検出される。

第３図は本発明方法を適用しうる４チヤンネルパンポツ
トのスティック位置検出回路の一例の回路系統図を示す
。

同図中、第２図と同一部分には同一符号を付しである。

出力端子２，３よりの直流電圧は、スティック１の動き
に応じて摺動子が可変される回転可変抵抗器ＶＲ１，Ｖ
Ｒ２の抵抗値の変化により、Ｘ、Ｙ座標におけるスティ
ック１の写像の動きに応じたレベル及び極性となり、Ｘ
、Ｙ座標の（ｘ、ｙ）の点を表わす。

Ｘ、Ｙ座標のｘ、ｙの点を表わす出力端子２，３の出力
直流電圧は二乗器４，５に供給され、ここでＸ２、ｙ２
を表わす信号に変換された後加算器６に供給されここで
加算されてＸ２＋ｙ２を表わす信号に変換される。

この加算器６の出力信号は、上記距離ｒの二乗ｒ２を表
わすアナログ信号としてｎ個の電圧比較器７、〜７ｎに
夫々供給される。

ここで、ｎは任意の正の整数である。

電圧比較器７□〜Ｉｎは端子８１〜８ｎ より、予め実
測した上記座標の原点からの距離の二乗に対応した電圧
を、基準電圧として印加されている。

従って、上記ｒ２を表わす直流アナログ信号と上記基準
電圧とが夫々電圧比較器７１〜７ｎによりレベル比較さ
れることにより、距離に対応した電圧比較器より信号が
出力される。

すなわち、電圧比較器７□〜Ｉｎの各出力ｒ。

−ｒｎ−０が、夫々の距離を表わす。

また一方、端子２，３からの直流電圧は絶対値増幅器９
，１０に供給され、ここで Ｘ、ｙを表わす信号に変換
され、常に正かＯの直流電圧が１ｘ１信号、ｌｙｌ信号
として出力される。

これらの Ｘ 信号、 ｙ 信号は夫々所定の比率で抵
抗１１，１２により分割された後、ｍ個の電圧比較器１
３□〜１３ｍに夫々供給される。

ただし、ｍは任意の正の整数である。

ここで、１ｘ１、ｌｙｌ信号により角度θを検出する方
法について説明する。

いま、第４図に示すように（ｘｏ、ｙｏ）が与えられた
とする。

この場合、第１象限の場合についてのみ考える。

原点と（Ｘｏ、ｙｏ）とを結ぶ線分（スティック１の写
像）とｙ軸とがなす角をθとすると、 で与えられる。

したがって、例えばθすると ００ の状態になると電圧比較器１３ｉ（ｉは正の整数）が作
動するよう構成することにより、電圧比較器１３ｉの出
力信号の送出によりθ−３００と判定できることになる
。

以下同様にして各角度に応じた Ｘ と ｙとの関係を
各電圧比較器１３１〜１３ｍに与えておくと、その出力
で角度θが判明する。

このようにして、割算器を介さずに角度が判定できる。

上記の回路は、回路簡易化のため絶対値増幅器９．１０
を使用しており、従って、電圧比較器１３１〜１３ｍの
出力信号は００〜９００の範囲内の第１象限だけの角度
を検出できるだけである。

従って、スティック１の位置を正確に検出するためには
、Ｘ信号、ｙ信号がＸ、、Ｙ座標のどの象限に位置する
のかを判定して角度基準点に対して００〜３６０° ま
で換算しなげればならない。

このため、象限判定回路が必要になる。

第５図は本発明方式に用いられる象限及びＸ、Ｙ両軸判
定回路の一実施例の回路図を示す。

端子２の出力直流電圧は電圧比較器１４，１５に供給さ
れ、また端子３の出力直流電圧は電圧比較器１６．１７
に供給される。

端子２，３の出力直流電圧が正又はＯのときは電圧比較
器１４，１６より信号が出力され、またこの直流電圧が
負のときは電圧比較器１５，１７より信号が出力される
。

すなわち、電圧比較器１４，１５，１６，１７は、夫々
Ｘが正、Ｘが負、ｙが正、ｙが負のときにのみ信号を出
力する。

電圧比較器１４の出力信号は２人力のアンド回路（ＡＮ
Ｄ回路）１Ｂ、２１に、また電圧比較器１５の出力信号
は２人力のアンド回路１９，２０に印加され、電圧比較
器１６の出力信号はアンド回路１Ｂ、１９に印加され、
そして電圧比較器１７の出力信号はアンド回路２０，２
１に印加される。

アンド回路１８，１９，２０，２１の出力信号は第１、
第２、第３、第４象限判定信号として出力端子２２，２
３，２４，２５より出力される。

従って、例えばスティック１が座標の第１象限にある場
合、Ｘ≧Ｏ，ｙ≧Ｏだからアンド回路１８のみより信号
が出力される。

以下、同様にしてアンド回路１９，２０，２１０各出力
信号は、スティック１が座標の第２、第３、第４の各象
限にあるときにのみ出力される。

然るに、上記の象限判定は、スティック１がＸ軸及びＹ
軸の両軸から比較的離れた位置の場合には問題ないが、
Ｘ軸、Ｙ軸のいずれか一方に極めて接近している位置に
あるときには、アンド回路１８〜２１の各出力がノイズ
等によりオン、オフを繰り返し、所謂振動現象を起こす
ことがある。

例えば、スティックが正のＸ軸近くにあるときは、ステ
ィックが静止状態であるにも拘らずノイズ等により第４
象限と第１象限の各判定出力が交互に現われる。

すなわち、Ｘ、Ｙの両輪を中心にして僅かな相違により
象限判定出力が論理「１」にも「０」にもなり得る。

従って、象限判定出力が振動を繰り返した場合は、正し
い象限判定が不可能となってしまう。

そこで、本実施例では電圧比較器１４〜１７に夫々ヒス
テリシス効果を付与するものである。

すなわち、電圧比較器１４〜１７は、第６図Ａに示す如
く、端子２，３よりの直流電圧■が上昇していき電圧値
Ｖ１（ＯＶ）以上になったときにオンとなり、直流電圧
■が下降していき電圧値ｖ２以下になったときにオフと
なるように構成される。

従って、電圧比較器１４〜１７の出力信号は第６図Ａに
示す直流電圧Ｉが入力された場合、同図Ｂに示す如くに
なる。

なお、ｖｌ−ｖ２＝△Ｖである。これにより、例えばス
ティック１の成る一点の水平面に対する写像位置が第７
図にＰで示す第１象限の位置にあり、この位置がスティ
ック１の動きに応じて矢印Ａ方向へ移動した場合の電圧
比較器１．７４〜１７の出力は次のようになる。

まず、スティックがＰ点にある時は、Ｐ点がＸ、Ｙ両軸
から離れた第１象限にあるので、電圧比較器１４及び１
６より信号が出力されており、端子２２のみより第１象
限判定パルスが出力されている。

スティック１がＹ軸を通過するとＹ軸通過の際、電圧比
較器１５がオンとなり、電圧比較器１５．１６より信号
が出力されるが、この時も上記のヒステリシス効果によ
り電圧比較器１４は依然として信号を出力し続ける。

そして、スティック１が第２象限内のラインｂに至った
際に、初めて電圧比較器１４はオフとなり、電圧比較器
１５及び１６より信号が出力され、端子２３のみより第
２象限判定パルスが出力される。

同様にして、スティック写像位置がＱ点にあり、ここか
ら矢印Ｂ方向へ推移していった場合には、Ｙ軸からライ
ンａまでの間ｃ３電圧比較器１４゜１５及び１６がオン
であるため、端子２２．２３より第１象限パルス、第２
象限パルスが同時に出力され、ラインａを越えて初めて
電圧比較器１５がヒステリシス効果によりオフとなり、
第１象限パルスのみが出力される。

ここで、上記Ｙ軸とラインｂとの間、Ｙ軸とラインａと
の間では第１象限と第２象限の両象限パルスが出力され
るので、何象限か判定できない。

そこで、アンド回路１８の出力は２人カアンド回路２６
．２９の一方の入力端子に供給され、アンド回路１９の
出力は上記アンド回路２６の他方の入力端子に供給され
る一方、２人カアンド回路２７の一方の入力端子に供給
される。

またアンド回路２０の出力は上記アンド回路２７の他方
の入力端子、２人カアンド回路２８の一方の入力端子に
供給され、アンド回路２１の出力はアンド回路２８．２
９０他方の入力端子に夫々供給される。

これにより、第１象限パルスと第２象限パルスとが同時
に出力されている期間は、アンド回路２６〜２９のうち
アンド回路２６のみより信号が出力され、Ｙ玉軸判定信
号として出力端子３０に導かれる。

すなわち、Ｙ軸とラインａ、Ｙ軸とラインｂとの間は、
Ｙ軸上にスティックの写像が位置する旨の判定信号が出
力される。

同様にして、第７図にハツチングで示すＸ魚粕とライン
Ｃの間、Ｘ魚粕とラインｄの間にスティックの写像が位
置するときは、アンド回路２７のみよりＸ魚粕判定信号
が出力され、Ｙ魚粕とラインｅとの間、Ｙ魚粕とライン
ｆとの間に位置するときは、アンド回路２８のみよりＹ
負軸判定信号が出力端子３２に導かれる。

更にスティック写像位置が第７図にハツチングで示すＸ
玉軸とラインｇとの間、Ｘ玉軸とラインｈとの間に夫々
あるときは、アンド回路２９のみより信号が出力され、
この信号はＸ玉軸判定信号として出力端子３３より出力
される。

出力端子３０〜３３のいずれにも信号が出力されていな
い場合には、出力端子２２〜２５のいずれか一つの端子
のみより信号が出力されており、この信号は象限判定パ
ルスとして後段回路に導かれる。

このように、Ｘ、Ｙ両軸を象限判定ラインとした場合の
象限判定回路の振動現象は、第７図に示したハツチング
部分をＸ、Ｙ両軸の判定領域とすることにより防止でき
、第１象限のみで検出した角度（０°〜９００）を安定
した象限判定回路出力により、成る基準点を中心として
Ｏ〜３６ｏ０の角度にふりわけることができる。

第３図示の電圧比較器７、〜７ｎの各出力距離識別信号
ｒ。

−ｒｎ−□、電圧比較器１３□〜１３ｍの出力角度識別
信号、第５図示のアンド回路１８〜２１の出力象限判定
信号及びアンド回路２６〜２９の軸判定信号は、夫々前
記したＮＨＫ技研月報昭和５０年１２月号に記載されて
いる如き聴取者の両耳の位置における信号のレベル差（
△Ｐ）、位相差（△φ）の相互関係を考慮した自然音像
定位装置の△Ｐ、△φを制御するために用いられる。

これにより、スティック１の動きに応じて特に４チヤン
ネル音場における音像な任意の場所に移動させ、またス
ティック１により定められた任意の場所に自然な音像を
定位させることができる。

上述の如く、本発明になる４チヤンネルパンポツトのス
ティック位置検出方式は、スティックの一端を支点とし
てその他端が半球面状の軌跡を描くように回動自在に構
成された４チヤンネルパンポツトのスティックが、水平
面に対して垂直の状態のとき原点を規定される２次元直
交座標内のスティック写像位置の変化として表わすべく
、スティックの動きに連動して抵抗値が可変される可変
抵抗器の出力信号より上記スティックの直交座標におけ
る角度基準点からの角度を検出出力すると共に、上記角
度が上記直交座標において第何象限であるかを判定する
回路にヒステリシス効果をもたせてこの直交座標のＸ軸
又はＹ軸付近のスティック位置をＸ軸上又はＹ軸上位置
と判定するようにしたため、直交座標の両軸を象限判定
ラインとした場合にノイズ等によりスティックが静止状
態にあるにも拘らず変化してしまい所謂振動現象が発生
することを防止でき、もって象限判定及び両軸の判定を
振動現象なく確実に行なうことができ、直交座標のＸ、
Ｙの両軸の判定を簡単な回路構成により確実にできる等
の特長を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方式を適用しうる４チヤンネルパンポツ
トの一例の概略側面図、第２図は本発明方式に用いられ
る回転可変抵抗器の一実施例の回路図、第３図は本発明
方式を適用しうる４チヤンネルパンポツトのスティック
位置検出回路の一例の回路系統図、第４図は第３図によ
る角度検出を説明するための図、第５図は本発明方式に
用いられる象限及びＸ、Ｙ両軸判定回路の一実施例の回
路図、第６図Ａ ｚ Ｂは第５図の動作説明用信号波形
図、第７図はスティック写像の直交座標における推移と
第５図の動作との関係を説明するための図、第８図は自
然音像定位装置の一例を示すブロック系統図である。 １・・・・・・スティック、４，５・・・・・・二乗器
、７、〜７ｎ、１３□〜１３ｒｎ、１４〜１７・・・・
・・電圧比較器、９，１０・・・・・・絶対値増幅器、
１８〜２１・・・・・・象限判定用アンド回路、２６〜
２９・・・・・・両軸判定用アンド回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ スティックの一端を支点としてその他端が半球面状
   の軌跡を描くように回動自在に構成された４チヤンネル
   パンポツトのスティックが、水平面に対して垂直の状態
   のとき原点を規定される２次元直交座標内のスティック
   写像位置の変化として表わすべく、スティックの動きに
   連動して抵抗値が可変される可変抵抗器の出力信号より
   該スティックの上記直交座標における角度基準点からの
   角度を検出出力すると共に、該角度が上記直交座標にお
   いて第何象限であるかを判定する回路にヒステリシス効
   果をもたせて、該直交座標のＸ軸又はＹ軸付近のスティ
   ック位置をＸ軸上又はＹ軸上位置と判定するように構成
   したことを特徴とする４チヤンネルパンポツトのスティ
   ック位置検出方式。